專利名稱：自由下落式卷揚機的速度控制方法及實施該方法的裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于起重機械技術領域，尤指一種利用液壓技術來實現自由下落式巻揚機
的速度控制方法及實施該方法的裝置。
背景技術：
為了達到高效、節能的目的，起重機的巻揚提升系統越來越多地采用具有自由下 落功能的巻揚機。但隨著多倍率和大高度巻揚提升系統的空載自由下落的使用，暴露出巻 揚機的速度控制變得非常困難、制動器制動對機構造成的沖擊越來越大以及制動器制動摩 擦帶(片)的快速磨損與失效，使巻揚提升系統的工作可靠性降低。

發明內容
本發明的目的在于提供一種自由下落式巻揚機的速度控制方法及實施該方法的 裝置，其利用液壓系統所產生的節流或蓄能作用，使自由下落式巻揚系統的速度得到有效 控制，大大提升了巻揚提升系統的工作可靠性。 為了達到上述目的，本發明所提供的一種自由下落式巻揚機的速度控制方法如
下隨著吊鉤或吊具的自由下落，巻筒的旋轉速度越來越快，從而帶動液壓泵，使它的旋轉
速度也越來越快，泵輸出的流量越來越大；隨著液壓管路中流量的增加，流量控制閥兩側出
現較大壓力差，管路內壓力的升高，使液壓泵的旋轉扭矩增大，從流量控制的節流閥中流出
的液壓能量損失變為熱能，促使巻筒的旋轉速度發生變化。當液壓泵的輸出的流量增大到
一定量，即巻筒的旋轉速度達到一定值時，在流量控制閥影響下的回油背壓達到最高，產生
的總能耗與吊鉤或吊具自由下落的勢能增量間達到平衡，使巻筒的速度不再增大，巻筒的
速度控制得到實現。 實施該方法的裝置，它包括 —傳動裝置； —液壓傳動系統，其包括液壓泵、管道、流量控制閥、安全閥和油箱，液壓泵的進 出液口通過管道連通，在液壓泵的出液口管道上設置流量控制閥和與其并聯的安全閥，該 液壓泵的出液口通過流量控制閥、管道與油箱連通，該傳動裝置一端與巻筒連接，另 一端與 液壓泵連接。 所述傳動裝置包括一大齒輪和一與其嚙合的小齒輪，該大齒輪與巻筒連接，該小
齒輪輸出軸與液壓泵的傳動軸連接，該小齒輪輸出軸可轉動地設置在一支座上。 所述液壓泵為單向泵時，所述流量控制閥主要為節流閥，在液壓泵的傳動軸和小
齒輪輸出軸之間增加一離合器。 所述液壓泵為雙向液壓泵時，該雙向液壓泵與小齒輪聯結，所述流量控制閥為節 流閥和單向閥組成，該雙向液壓泵的兩進出液口分別為進出液口 A和進出液口 B。
所述液壓傳動系統采用雙向液壓泵時，管路中還包括四個單向閥、一吸油管和一 回油管，四個單向閥分別為單向閥A、單向閥B、單向閥A'和單向閥B'，單向閥A'和單向閥B'所在的管道和單向閥A和單向閥B所在的管道并聯在進出液口 A與流量控制閥之間；在 單向閥A與單向閥B之間的管道上連通吸油管，在單向閥A'和單向閥B'之間的管道上連 通回油管，該吸油管與該回油管均通過回油濾與所述油箱連通。 在雙向液壓泵的進出液口 B與流量控制閥之間的管道上旁接一能量回收裝置。
所述能量回收裝置包括在管道上依次設置的調壓閥、單向閥和蓄能器，在該單向 閥與該蓄能器之間管道上旁接一管路，該管路上設置一二位二通閥。
本發明的有益效果 ①、結構簡單、使用方便、可以方便設定并控制最大自由下落速度，使自由下落速 度在一定下落高度后變得很平穩，不再隨下落高度變化而增加。 ②、由于控制了高速度的產生，使得制動器需要的制動力或制動時間減少，制動也 變得平順，減小了對機構的沖擊；也減少了制動帶(片)的磨損。 ③、在泵與流量控制閥間增加蓄能器，為能量回收和再利用提供了新的途徑，為節 能減排作貢獻。


圖1為本發明結構示意圖。 圖2為本發明的液壓傳動系統結構示意圖。 圖3為巻揚起升時液壓傳動系統工作的示意圖。 圖4為巻揚自由下落時液壓傳動系統工作的示意圖。
具體實施例方式
—種自由下落式巻揚機的速度控制方法如下隨著吊鉤或吊具的自由下落，巻筒 的速度越來越大，帶動液壓泵的轉速越來越大，其流量變得越來越大，使流量控制閥兩側出 現較大壓力差，液壓泵的扭矩增大，液壓能量損失變為熱能，促使巻筒的旋轉速度變化，隨 著液壓泵的輸出的流量不斷增大時，在流量控制閥的影響下回油背壓不斷升高，產生的能 耗越來越大，達到控制巻筒的速度，使巻筒的速度不再增大。 如圖1和圖2所示， 一種自由下落式巻揚機的速度控制裝置，它包括一傳動裝置 1和一液壓傳動系統2。液壓傳動系統2包括液壓泵21、管道22、流量控制閥23、安全閥24 和油箱25。液壓泵21的進出液口通過管道22連通。在液壓泵的出液口管道上設置流量 控制閥23和與其并聯的安全閥24。該液壓泵的出液口與流量控制閥之間的管道與油箱25 連通。傳動裝置1 一端與巻筒3連接，另一端與液壓泵21連接。 傳動裝置1包括一大齒輪11和一與其嚙合的小齒輪12，大齒輪11與巻筒3連接， 小齒輪12輸出軸與液壓泵21的傳動軸連接，小齒輪12輸出軸可轉動地設置在一支座4上。
液壓泵21為雙向液壓泵，液壓泵與小齒輪固連，在小齒輪的帶動下進行正反轉。 流量控制閥23為節流閥和單向閥并聯組成的流量控制閥。雙向液壓泵的兩進出液口分別 為進出液口 A和進出液口 B，其通過管道22與油箱25連通，在進出液口 B的管道上設置一 流量控制閥，并并聯一安全閥24。進出液口 B與流量控制閥23的節流閥的節流口通過管道 連通，而與其單向閥的出液口連通。 為了進入油箱的吸回油過濾，管道22上設置了四個單向閥、一吸油管5和一回油
4管6。四個單向閥分別為單向閥A51、單向閥B52、單向閥A' 53和單向閥B' 54，單向閥A51 的進液口與單向閥B52的進液口相對，單向閥A' 53的出液口和單向閥B' 54的出液口相對， 單向閥A' 53和單向閥B' 54所在的管道和單向閥A51和單向閥B52所在的管道并聯在雙 向液壓泵的進出液口 A與流量控制閥23之間。在單向閥A51與單向閥B52之間的管道上 連通吸油管5，在單向閥A' 53和單向閥B' 54之間的管道上連通回油管6，吸油管5與回油 管6均與油箱25連通。 當需要進行能量回收再利用時，在雙向液壓泵的進出液口 B與流量控制閥之間的 管道上旁接一能量回收利用裝置。 能量回收利用裝置包括管道上依次設置的調壓閥7、單向閥8和蓄能器9，在單向 閥8和蓄能器9之間的管道上旁接一管路，該管路上連通一二位二通閥10，該二位二通閥連 接一利用裝置。 為本發明的另一種實施方式液壓泵可為單向泵，在液壓泵的傳動軸和小齒輪輸 出軸之間增加一離合器。當巻筒起升的時候，小齒輪與液壓泵斷開，當巻筒自由下落時，小 齒輪與液壓泵連接。此時流量控制閥可為節流閥。 在采用雙向液壓泵的液壓回路中，當巻揚起升時，巻筒帶動大齒輪轉動，大齒輪帶 動小齒輪轉動，小齒輪帶動雙向液壓泵逆時針旋轉，如圖3所示，油液經吸油管5進入管道， 頂開單向閥B52，和流量控制閥23的單向閥，經進出液口 B進入雙向液壓泵，又經進出液口 A排出，頂開單向閥A' 53進入回油管6，通過回油濾(圖中未表示)進入油箱25。由于流 量控制閥23的單向閥是開啟的，回油路上的單向閥A'53也是開啟的，這樣使得泵兩側的壓 力幾乎相等，保證了在使用中除有微小的機械摩擦損失外，沒有大的功率消耗。
如圖4所示，當巻揚進行自由下落時，雙向液壓泵在巻筒的帶動下順時針旋轉，油 液經吸油管5進入管道，頂開單向閥A51，經進出液口 A進入雙向液壓泵，經進出液口 B排 出液壓泵，通過流量控制閥23的節流閥流向單向閥B'54進入回油管6，通過回油濾(圖中 未表示)終止于油箱25。由于巻揚在自由下落的初始時期轉速較低，雙向液壓泵的流量不 大，流量控制閥23的節流閥通流截面足夠大，因此在這一階段，系統也幾乎沒有產生回油 背壓，不會產生能耗。隨著吊鉤的自由下落，巻筒的旋轉速度越來越快，帶動液壓泵的轉速 也越來越快。隨著旋轉速度的增加，液壓泵輸出的的流量達到設定節流范圍時，液壓泵與流 量控制閥間的壓力由于節流開始上升，流量控制閥兩端出現較大壓差，液壓油的流速增加， 泵的扭矩也增大，液壓能量損失變為純粹的熱能，促使巻揚機構旋轉速度出現變化。當液壓 泵輸出的的流量不斷增加時，在流量控制閥23的影響下系統回油背壓不斷升高，產生能耗 (發熱)也越來越大。經過一段時間的調整，在一定回油背壓下，巻揚的旋轉速度趨于穩定 在某一定值，使吊鉤接近于均速直線下落，速度不再增高，從而達到本發明所要解決問題的 要求。 在不同起重機上使用時，可以根據起重機的巻揚特性選擇液壓泵和流量控制閥， 而且對流量控制閥的節流孔的大小、安全閥的開啟壓力都可以根據實際需要進行調整。
權利要求
一種自由下落式卷揚機的速度控制方法，其特征在于隨著吊鉤的自由下落，卷筒的轉速將越來越快，帶動液壓泵的轉速也越來越快，使得液壓泵輸出流量變得越來越大；隨著流量的增加，液壓閥兩側的壓力差將增大，使液壓泵的扭矩增加；從液壓閥流過的液壓能量損失大量變為熱能，促使卷筒的旋轉速度變化；隨著液壓泵的輸出的流量不斷增大時，在液壓閥的影響下回油背壓不斷升高，產生的能耗越來越大，達到控制卷筒的速度；在某一平衡狀態下，卷筒的速度不再增大。
2. —種自由下落式巻揚機的速度控制裝置，其特征在于它包括 一傳動裝置；一液壓傳動系統，其包括液壓泵、管道、流量控制閥、安全閥和油箱，液壓泵的進出液 口通過管道連通，在液壓泵的出液口管道上設置流量控制閥和與其并聯的安全閥，該液壓 泵的出液口與流量控制閥之間的管道與油箱連通，該傳動裝置一端與巻筒連接，另一端與 液壓泵連接。
3. 根據權利要求2所述的自由下落式巻揚機的速度控制裝置，其特征在于所述傳動 裝置包括一大齒輪和一與其嚙合的小齒輪，該大齒輪與巻筒連接，該小齒輪輸出軸與液壓 泵的傳動軸連接，該小齒輪輸出軸可轉動地設置在一支座上。
4. 根據權利要求3所述的自由下落式巻揚機的速度控制裝置，其特征在于所述液壓 泵為單向泵，在液壓泵的傳動軸和小齒輪輸出軸之間增加一離合器，所述流量控制閥為節 流閥。
5. 根據權利要求3所述的自由下落式巻揚機的速度控制裝置，其特征在于所述液壓 泵為雙向液壓泵，該雙向液壓泵與小齒輪固連，所述流量控制閥為節流閥和單向閥組成，該雙向液壓泵的兩進出液口分別為進出液口 A和進出液口 B。
6. 根據權利要求5所述的自由下落式巻揚機的速度控制裝置，其特征在于所述液壓傳動系統還包括四個單向閥、一吸油管和一回油管，四個單向閥分別為單向閥A、單向閥B、 單向閥A'和單向閥B'，單向閥A'和單向閥B'所在的管道和單向閥A和單向閥B所在的 管道并聯在進出液口 A與流量控制閥之間；在單向閥A與單向閥B之間的管道上連通吸油 管，在單向閥A'和單向閥B'之間的管道上連通回油管，該吸油管與該回油管均通過回油濾 與所述油箱連通。
7. 根據權利要求2或4或6所述的自由下落式巻揚機的速度控制裝置，其特征在于 在雙向液壓泵的進出液口 B與流量控制閥之間的管道上旁接一能量回收裝置。
8. 根據權利要求7所述的自由下落式巻揚機的速度控制裝置，其特征在于所述能量 回收裝置包括在管道上依次設置的調壓閥、單向閥和蓄能器，在該單向閥與該蓄能器之間 管道上旁接一管路，該管路上設置一二位二通閥。
全文摘要
本發明公開了一種自由下落式卷揚機的速度控制方法及實施該方法的裝置，利用液壓系統所產生的節流作用使自由下落式卷揚系統的速度得到有效控制；該裝置包括一傳動裝置；一液壓傳動系統，其包括液壓泵、管道、流量控制閥、安全閥和油箱，該傳動裝置一端與卷筒連接，另一端與液壓泵連接；本發明可方便設定并控制最大自由下落速度，使自由下落速度在一定下落高度后變得很平穩，不再隨下落高度變化而增加；由于控制了高速度的產生，使得制動器需要的制動力或制動時間減少，制動也變得平順，減小了對機構的沖擊；也減少了制動帶(片)的磨損。在液壓泵與流量控制閥之間旁接了蓄能器，為能量回收和再利用提供了新的途徑，為節能減排作貢獻。
文檔編號B66D5/00GK101734571SQ20101000221
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月6日 優先權日2010年1月6日
發明者王錫良 申請人:中化巖土工程股份有限公司